台缘裂缝发育特征、成因机制及其对黄土滑坡的意义

黄土滑坡是我国西北地区非常严重的地质灾害现象,后缘裂缝是黄土滑坡典型特征之一。陕西省泾阳南塬自1976年大面积农业灌溉以来,发生了27处50余起黄土滑坡。研究区塬边裂缝发育,滑坡密集分布的太平至蒋刘段目前共分布着28条裂缝,总延展长度为1424m。塬边地形形态控制着裂缝的发育、成因机制,因此,根据裂缝所处塬边地形形态,将南塬裂缝发育模式分为：“U”模式、“W”模式和“Z”模式。裂缝形成后对塬边滑坡的发展产生重要影响,使得坡体土体应力状态接近破坏边界面,只需较小的孔压增量和荷载即可诱发滑坡,同时,改变了地表水的入渗途径,极大地增加了地面灌溉和降雨诱发滑坡的概率。同时,裂缝的形成对于黄土滑坡的演化和群体性分布具有重要的意义。     

多级旋转黄土滑坡形成机理及失稳模式

我国黄土高原面积广阔,地质灾害频繁发生。多级旋转黄土滑坡因其特征和成因复杂成为一种特殊的灾害类型。在野外详细调查、工程勘察的基础上,分析宝鸡渭北台塬边和永靖黑方台塬边多级旋转滑坡基本特征,认为渭北台塬大型黄土-红层多级旋转滑坡主要受新构造运动、河流的侧蚀、地层岩性等因素控制形成,黑方台的浅层旋转黄土层内滑坡和黄土-泥岩多级旋转滑坡则是长期黄土塬大面积漫灌的结果。同时首次建立了多级旋转黄土滑坡的3种形成演化模式：扩展式旋转滑坡、渐灭式旋转滑坡和复合式旋转滑坡,并进行滑坡实例分析,提出多级旋转滑坡局部蠕动挤压、滑坡加速剧滑失稳、滑坡调整稳定、后缘新滑坡孕育变形和滑后稳定调整5个变形阶段,为这类滑坡的稳定性评价奠定了基础。     

甘肃永靖黑方台斜坡稳定的灌溉塬边距探讨

黑方台地区引水灌溉引发一系列滑坡灾害,基于塬区灌溉边界距塬边的距离的定义,界定了"灌溉塬边距"的概念。利用GEOSTUDIO软件建立了斜坡水文地质模型和数学模型,在此基础上研究了灌溉塬边距模型对地下水的分布规律影响;分析了灌溉塬边距与斜坡稳定性关系;基于灌溉塬边距与稳定系数的相关关系,建立灰色关联预测模型,计算塬边斜坡稳定的灌溉塬边距。计算结果表明:灌溉10年间,灌溉塬边距由100 m减至0 m时,斜坡体内最大渗透流速增加,塬区和塬边坡体内地下水位线均有不同程度的上升,斜坡稳定系数呈递减趋势;塬边斜坡稳定的灌溉安全距离,即灌溉塬边距应大于77.8 m;得到的结论是:灌溉塬边距是影响塬边斜坡体内地下水位抬升和斜坡稳定的关键因素,合理地控制塬区农业引水灌溉塬边距是控制塬边斜坡灾害的根本措施。     

甘肃黄土台塬区农业过量灌溉引起的滑坡灾害

黄土台塬区过量农业灌溉可引起严重的滑坡灾害。其中以甘肃省永靖县黑方台提灌区的滑坡灾害最为典型。黑方台黄土台塬自20世纪60年代开始农业提水灌溉，受其独特的地质地貌控制，在灌溉水大量入渗的诱发下，滑坡灾害十分严重。主要有黄土滑坡和黄土一基岩滑坡两种类型，分别具有高速远程和低速近程滑动的特点。过量灌溉引发的滑坡灾害具有滞后性、群发性和频发性等显著特征，且在季节分布上主要集中在冻融期(3月)和雨季(7月)。实践表明，对过量灌溉引发的滑坡灾害应以预防为主，治理为辅。改变灌溉方式和采取包括工程治理措施、排水措施、生物措施在内的综合治理措施是行之有效的防治措施。     

西安白鹿塬边黄土滑坡的稳定性与人类活动

本文讨论了西安白鹿塬黄土滑坡形成时代、分布规律以及滑坡形成的地质环境。着重分析了人类生产活动(如在内部结构破碎的滑坡体上大量毁林耕地改变了地下水文地质条件及斜坡力学平衡条件等)对塬边黄土滑坡稳定性的影响。通过研究认为:采取工程措施和生物措施是改善塬边地质环境和恢复滑坡稳定的关键措施。     

泾河下游黄土台塬区滑崩灾害空间分异研究

近年来,泾河下游黄土台塬区滑坡、崩塌灾害频繁发生,严重威胁当地居民的人身安全和正常的生产生活秩序。通过现场调查发现,这些黄土地质灾害在空间上表现出"东滑西崩"的分布特征,与区内二级地貌单元具有极高的空间相关。已有研究表明,农业灌溉造成塬区东段斜坡带水文地质条件变化是诱发黄土滑坡的主要原因,但同为灌溉区的塬区西段却未能形成相同类型的地质灾害。为此,以东、西段地貌单元差异为线索,利用Modlfow水文地质数值模拟软件,分析2种地貌单元在灌溉条件下的水文地质响应。在此基础上,探讨了二级地貌单元差异对斜坡孕灾环境的影响,并利用CSD和RTC应力路径试验模拟了农业灌溉和工程挖方工况下斜坡土体的力学行为,探讨了斜坡的2种破坏模式及"东滑西崩"空间分布的成因。结果表明,研究区东段塬面完整,在长期农业灌溉条件下,斜坡带水位涨幅显著、水力坡度大、潜蚀作用强,斜坡土体中超孔隙水压力的不断增大,将导致土体在不完全排水条件下发生剪切破坏,甚至静态液化,从而诱发黄土滑坡灾害;研究区西段塬面破碎、冲沟发育、有效灌溉面积小,斜坡带径流排泄边界广、蒸发作用强、地下水位涨幅小,受工程挖方影响,干燥的斜坡土体在围向压力不断降低的条件下,将导致脆性破坏的发育和贯通,使得斜坡在节理裂隙面控制下发生突然垮塌,形成黄土崩塌灾害。     

渭河中游宝鸡-扶风北岸斜坡结构及其对大型滑坡形成机理的指示意义

渭河中游宝鸡-扶风段北岸塬边集中发育大型黄土滑坡,体积超过1 000×10⁴ m³的滑坡达58处。在区域活动断裂调查、地球物理勘察、典型斜坡结构与构造调查基础上,研究了大型滑坡结构及其形成机理。研究表明：渭河北缘活动断裂以地堑式结构控制北坡塬边斜坡的地貌,主断裂面倾向南,倾角平均为68°,而次级断面结构组合控制斜坡结构,影响塬边大型黄土滑坡结构;塬边主断裂面与多个大型黄土滑坡后缘滑壁一致,断裂最大下挫距离7.1 m,影响大型滑坡的形态及发生过程;活动断裂呈地堑式结构,局部次级断面控制塬边多级滑动面的结构及其演化过程,如杨家村滑坡,局部滑坡剪出受断裂结构控制,剪出口角度可达72°,大部分剪出口未受到断裂面影响,角度平均为23°;三门组黏土岩黏粒体积分数超过35%,塑限平均值为23,是滑坡的层间剪切带;降雨诱发老滑坡复活是目前新滑坡发育的主要形式,大量的老滑坡形成于0.009 Ma BP二级阶地侵蚀期,而古滑坡形成于0.13 Ma BP三级阶地侵蚀期。     

甘肃黑方台地区灌溉型黄土滑坡形成机理与运动学特征——以焦家崖头13号滑坡为例

甘肃黑方台地区常年农业灌溉导致塬边产生大量的黄土滑坡,灌溉水长期入渗引起灌区地下水位上升,园地下水作用造成水敏性黄土遇水乃至饱水后强度劣化．进而产生斜坡失稳,因黄土滑坡剪出口高悬于上缓下陡的坡体中部,其成灾模式呈现出高位剪出后高速滑动．并产生远程运移,波及范围大,致灾后果严重。以甘肃省永靖县黑方台焦家崖头滑坡为例,在现场调查和地下水动态监测的基础上,对灌溉型黄土滑坡塑流-拉裂形成机理进行分析,并运用离散元模拟方法,对地下水位上升过程中模型底部饱水黄土软弱层的形成、演化过程和滑坡运动学特征进行模拟研究。结果表明,随地下水位的上升,模型底部软弱层范围不断增大：孔隙水压力主要作用于滑坡底部软弱层饱水黄土：地下水位高程上升至标高1682m时,滑坡产生整体破坏。     

甘肃黑方台地区灌溉型黄土滑坡形成机理 与运动学特征 ——以焦家崖头13号滑坡为例

甘肃黑方台地区常年农业灌溉导致塬边产生大量的黄土滑坡,灌溉水长期入渗引起灌区地下水位上升,因地下水作用造成水敏性黄土遇水乃至饱水后强度劣化,进而产生斜坡失稳,因黄土滑坡剪出口高悬于上缓下陡的坡体中部,其成灾模式呈现出高位剪出后高速滑动,并产生远程运移,波及范围大,致灾后果严重。以甘肃省永靖县黑方台焦家崖头滑坡为例,在现场调查和地下水动态监测的基础上,对灌溉型黄土滑坡塑流-拉裂形成机理进行分析,并运用离散元模拟方法,对地下水位上升过程中模型底部饱水黄土软弱层的形成、演化过程和滑坡运动学特征进行模拟研究。结果表明,随地下水位的上升,模型底部软弱层范围不断增大;孔隙水压力主要作用于滑坡底部软弱层饱水黄土;地下水位高程上升至标高1682m时,滑坡产生整体破坏。     

高陡边坡滑坡体黄土的强度特性研究

黄土台塬是黄土地区典型的地貌特征,塬边多为高陡边坡,极易发生崩塌和滑坡地质灾害。位于陕西境内泾河以南的黄土塬－泾阳南塬为典型的高陡黄土边坡,其崩塌、滑坡地质灾害频繁发生,自东南向西北的大小滑坡形成了延绵约30 km的滑坡群。对泾阳南塬滑坡群进行分析,以其中一规模较大的近年滑坡--东风滑坡为例进行了实地考察、现场测量,对滑坡体后缘和前缘的黄土进行了一系列的室内物理和力学性质试验。分析了高陡黄土边坡滑坡的发生过程和破坏机制,由颗粒分析和湿陷性试验得出滑坡体前后缘土体的湿陷液化特征。分析了不同含水率对强度参数的影响,并对比分析了原状黄土和重塑黄土的强度参数和结构性,验证了重塑饱和黄土的应力-应变关系和体应变-轴应变关系与邓肯-张模型符合较好,为高陡黄土边坡稳定性分析强度参数的合理选取提供了参考     

地下水位上升下黄土斜坡稳定性分析

黄土高原一些地区,由于塬上引水灌溉使得地下水位不断抬升,造成黄土滑坡频繁发生。地下水位变化严重影响着黄土斜坡的稳定性。基于饱和-非饱和渗流理论和延伸的摩尔-库伦破坏准则,结合室内饱和和非饱和试验结果,针对泾阳南塬一典型黄土斜坡,考虑地下水位上升情况下,对其进行了瞬态饱和-非饱和渗流分析;然后将计算得到的瞬态孔隙水压力分布用于斜坡的极限平衡分析。结果表明:地下水位上升对暂态渗流场和斜坡稳定性有明显影响;考虑非饱和渗流和吸力强度的边坡稳定分析方法更加符合实际情况。     

灌溉作用下浅表层黄土滑坡变形破坏机理实验研究

为有效减少泾阳地区大面积灌溉活动诱发黄土滑坡对社会和经济带来的巨大损失,开展灌溉型滑坡室内实验研究,研究坡度在灌溉条件下对黄土滑坡变形破坏过程影响,具有重大的现实意义。本次实验设计了可用于坡顶和坡面的灌溉装置,同时进行了45°斜坡和60°斜坡的两组室内灌溉模型实验,且每组斜坡内埋设体积含水率传感器、基质吸力传感器和孔隙水压力传感器三种传感器记录其内部变化。通过对两组实验过程及结果进行对比分析,进而得出灌溉条件下浅表层黄土滑坡的变形破坏规律,总结出该类滑坡的破坏模式及其诱发机理。实验结果表明,实验前期随着体积含水率不断增大,基质吸力逐渐减小至基本稳定,土体强度随之减小;实验后期上部土体饱和,斜坡产生的变形和土体排水不畅产生了超孔隙水压力,有效应力随之减小,土体强度减小至最小,导致滑坡产生。同时,坡度越大,滑坡越易发生,滑面深度和滑动距离越小。     

泾阳南塬蒋刘4#滑坡特征及成因机制

2016年3月6日,泾阳南塬蒋刘村发生了约2×104 m3的小型黄土滑坡。滑坡发生后,在对滑坡现场进行详细的地质调查基础上,结合无人机航测和三维激光扫描综合手段,对滑坡的基本特征及成因机理进行了初步分析。结果表明:长期引水灌溉是滑坡发生的基本条件;坡脚滞水软化作用、与灌溉渠较短的渗透距离、坡脚冻结黄土春季解冻是导致滑体发生的直接原因;底部饱和泥化黄土的铺垫及导流作用,是导致其滑程较远的根本原因。该类滑坡近几年来发生频率较高,为泾阳南塬滑坡演化后期的主要发生类型,具有一定的特殊性,值得深入研究。     

河流作用诱发黄土滑坡机理

在对泾阳南塬实地调查中发现,位于泾河与塬边交切处,发育有数量较多的黄土滑坡,分析认为河流作用是该类滑坡发生的主要诱发因素。通过实地调查,对饱和Q₂黄土进行减围压三轴剪切试验以及数值模拟,研究河流作用诱发黄土滑坡的形成机理。研究表明:土体抗剪强度与应力路径有关,减围压三轴剪切状态下,土体抗剪强度指标小于常规三轴剪切状态下的抗剪强度指标,土体更容易发生剪切破坏;斜坡坡脚处存在关键块体,对斜坡整体稳定性起着控制作用。河流作用诱发黄土滑坡就是因为河流的持续侧蚀,造成坡脚关键块体逐步滑塌,最终导致斜坡失稳滑动。      

煤田三维地震勘探技术在西部黄土塬区中的应用

以陕西长武某勘探区三维地震勘探为例,分析黄土塬地震勘探存在的难点,介绍了野外采集、室内处理及解释所使用的技术措施,经过矿方打孔验证,取得的资料比较满意,符合本区的地质构造规律。     

Neogene clay and its relation to landslides in the southwestern Loess Plateau,China

Loess occurs widely in Northwestern China, covering Neogene clay and other sedimentary units that overlie the bedrock. The Neogene clays of the Baoji Region of Shaanxi Province, north China, including the eolian Hipparion and paleo-Sanmen Lake fluvial deposits, are typical clays of the southern Chinese Loess Plateau. These clays are also sensitive key strata controlling the development of large-scale landslides along the slope of the loess tableland surrounding the Guanzhong Basin. To investigate the Neogene clay types and landslides in the region, soil samples were tested and the macro- and micro-structures of the clay strata were analyzed. Comprehensive analysis methods, including the pipette method and fine X-ray diffraction, were applied to quantitatively analyze the sample composition and determine the clay mineral types. The Neogene clays are mainly composed of illite and montmorillonite mixed-layer minerals. On the Williams’ discrimination diagram of swelling potential, both types of clay are medium to strongly expansive soil. Two case studies illustrate that rainfall reduces the shear strength of the Neogene clay and raises the groundwater level. Rainfall has gradually destroyed the structure of the Neogene clay, transforming it to sliding belt soil. The sliding belt lies mainly within the Neogene clay layers, significantly affecting the occurrence and characteristics of landslides in Baoji. The rise in groundwater level and weakening of the shear strength of the Neogene clay are important factors in the occurrence of landslides. The long-term strength is a key factor affecting the development of loess landslides along the loess tableland in Baoji.     

宝鸡市狄家坡滑坡稳定性研究

宝鸡市狄家坡斜坡是一个古滑坡。在调查滑坡区水文地质和工程地质条件的前提下, 本文描述了滑坡的形态与物质结构、滑坡表层的变形破坏特征及其影响因素, 探讨了古滑坡的发生机制。引用可以任意条分块体的Sarma方法, 研究了该滑坡在自然、地震、饱水和三者同时存在共四种状态下的稳定性, 并进行了斜坡表层黄土坡体的稳定性对于地下水位上升的敏感性分析。基本结论是, 狄家坡滑坡在整体上是稳定的, 其表层的黄土坡体在地下水位上升时会发生失稳破坏。最后, 提出了进行滑坡防治的工程对策。     

泾阳南塬黄土滑坡类型与发育特征

1976年泾阳南塬大面积提水灌溉以来,沿泾河右岸发育27处,50余起黄土层内滑坡,造成严重的经济损失和人员伤亡,使得台塬面积不断缩小,水土流失加剧.通过对南塬黄土滑坡多次野外考察和滑坡测量,研究了泾阳南塬黄土滑坡类型与发育特征.依据滑坡发生力学机制对南塬黄土滑坡进行了分类,包括黄土流滑、黄土滑动和黄土崩塌.南塬黄土滑坡具有高陡的后壁,后缘裂缝普遍发育,具有演化性与群体性分布特征.其中裂缝发育及高陡的滑坡后壁是造成滑坡演化的重要因素.裂缝的发育还是滑坡群体性分布的内在动力机制.      

季节性冻融作用及其对斜坡土体强度的影响——以甘肃黑方台地区为例

季节性冻土地区黄土斜坡冬春交际常发生崩塌、滑坡等地质灾害,造成了严重的生命财产损失.位于甘肃省永靖县的黄土台塬——黑方台为典型的季节性冻土地区,其3月份黄土滑坡灾害高发.通过对滑坡体的野外调查、原位监测,分析了该地区的冻融作用特征及其对斜坡土体强度的影响,证实了该地区表层土体存在显著的冻融循环作用,总结了斜坡体受冻融作用影响的宏观表现和受气温影响的斜坡表层黄土地温变化过程.在此基础上设计开展了黄土室内力学性质试验,分析了不同初始含水率对冻结黄土三轴抗剪强度参数的影响,对比分析了黄土与冻结黄土的三轴抗剪强度参数变化.由天然和饱和2种状态下的黄土经历15次冻融循环后的直剪实验得出冻融循环作用对黄土强度影响较大的结论.该结果可为冻融期黄土斜坡稳定性分析提供参考.